JPH03505944A - How to accelerate magnetized rotating plasma in a pulse accelerator - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 パルス加速器における磁化され た回転プラズマを加速する方法 本発明はパルス加速器における磁化された回転プラズマを加速する方法に関する 。この形の加速器は新分類の超−強力プラズマ加速器に相当し、遠心プラズマ加 速器または磁化されたプラズマに関する加速器と呼ばれうる。[Detailed description of the invention] magnetized in a pulse accelerator How to accelerate rotating plasma The present invention relates to a method for accelerating magnetized rotating plasma in a pulse accelerator. . This type of accelerator corresponds to a new category of ultra-strong plasma accelerator, and is a centrifugal plasma accelerator. It can be called an accelerator or an accelerator for magnetized plasma.

回転プラズマに関する実験の歴史はアレフヴエン（Ａ１ｆｖ４ｎ）臨界速度を超 える一連の多数の企てとして示されうる０文献においていくつかの成功した企て が記載されている。The history of experiments on rotating plasmas shows that the Alephvwen (A1fv4n) critical velocity has been exceeded. Several successful attempts in the literature can be presented as a series of numerous attempts to is listed.

本発明の目的は速度がアルフヴエン限度よりも高いパルス加速度のプラズマ速度 を、プラズマの回転のために生じる力を使用することによって、加速器の軸に沿 った加速に対して、到達することであり、またプラズマ物理、質量および電荷分 離、ビームによる核融合およびビームによって衝撃が与えられる不安定核におけ る直接核***、宇宙研究、およびイオン移植による異なる物質の表面特性の改変 のような用途に有益であるプラズマを実質的に増加するエネルギーレベルで生成 することである。The purpose of the invention is to obtain plasma velocities with pulse accelerations whose velocities are higher than the Alfvwen limit. along the axis of the accelerator by using the forces generated due to the rotation of the plasma. It is also important to understand plasma physics, mass and charge components. In isolated, beam-induced fusion and in unstable nuclei bombarded by beams. modification of surface properties of different materials by direct nuclear fission, space research, and ion implantation Generate plasma at substantially increased energy levels, which is beneficial for applications such as It is to be.

本発明の方法が用いられるパルス加速器は軸まわりに対称に配置される磁気シス テムと、前記軸に沿って対称に該磁気システム内に伸張する二つの電極と、前記 電極は前記軸の横方向に相互から一定間隔にあり、該磁気システムおよび電極に それぞれ接続される二つのパルス電力源と、前記電極によって形成される空間へ の中性ガス供給のために前記軸に垂直な断面において内電極にある開口部とを含 み、さらに前記目的のため本発明の方法は請求の範囲１から現われる特徴を得た 。The pulse accelerator in which the method of the present invention is used is a magnetic system arranged symmetrically around an axis. two electrodes extending into the magnetic system symmetrically along the axis; The electrodes are spaced apart from each other transversely of the axis and are connected to the magnetic system and the electrodes. to the space formed by the two pulsed power sources connected respectively and the electrodes. an opening in the inner electrode in a cross section perpendicular to said axis for the supply of neutral gas; Furthermore, for said purpose the method of the invention obtains the features appearing from claim 1. .

本発明とその理論的背景は、下記に図面を参照して説明されるであろう。その図 面において、 第１図は回転プラズマが位置する軸対称円錐磁気層を示す概略図であり； 第２図は回転プラズマの運動を決定する力の接線方向成分によって与えられるポ テンシャル障壁を示す図であり；第３図は磁気層の特定断面から逃がれうる粒子 数を示す分布図であり； 第４図は本発明に従って動作される単一ステップ形磁気加速器システムの概略軸 断面図であり； 第５図は本発明に従って動作される多久テップ形磁気加速器システムの概略軸断 面図であり；さらに第６図は時間について磁気を帯びないものの密度および排出 ギャップに関する電圧を示す図である。The invention and its theoretical background will be explained below with reference to the drawings. the diagram In terms of FIG. 1 is a schematic diagram showing an axisymmetric conical magnetic layer in which a rotating plasma is located; Figure 2 shows the position given by the tangential component of the force that determines the motion of the rotating plasma. FIG. 3 is a diagram showing a tensile barrier; FIG. 3 shows particles that can escape from a specific cross section of the magnetic layer It is a distribution map showing the number; FIG. 4 shows a schematic axis of a single-step magnetic accelerator system operated in accordance with the present invention. It is a cross-sectional view; FIG. 5 is a schematic axial cross-section of a multi-step magnetic accelerator system operated according to the present invention. Figure 6 shows the density and discharge of non-magnetic matter with respect to time. It is a figure which shows the voltage regarding a gap.

傾斜磁界にある回転プラズマの加速を説明するために、回転ブラダが位置する軸 対称磁気層が示されている第１図に言及され、前記層は断面Ａ−ＡおよびＢ−Ｂ によってそれぞれ、Ｚ軸に沿うその端部に制限されている。第１図においてｒ、 およびｒ２は、それぞれ、断面Ａ−ＡおよびＢ−Ｂにおける磁気層の内半径であ り、 Ｒ，およびＲ２はそれぞれ断面Ａ−ＡおよびＢ−Ｂにおける磁気層の外半径であ り、 δ＝　ｆ　（Ｚ）は磁気層を限定する円錐表面間の距離であり２αおよび２βは 円錐開き角度であり、■および丁はそれぞれ電磁界のベクトルであり、さらにＵ ｄｒはプラズマの回転速度ベクトルである。To illustrate the acceleration of a rotating plasma in a gradient magnetic field, the axis on which the rotating bladder is located Reference is made to FIG. 1 in which a symmetrical magnetic layer is shown, said layer having cross sections A-A and B-B. each to its end along the Z-axis. In Figure 1, r, and r2 are the inner radius of the magnetic layer at cross sections A-A and B-B, respectively. the law of nature, R and R2 are the outer radii of the magnetic layer at cross sections A-A and B-B, respectively. the law of nature, δ = f (Z) is the distance between the conical surfaces that limit the magnetic layer, and 2α and 2β are is the cone opening angle, ■ and D are the vectors of the electromagnetic field, respectively, and U dr is the rotational velocity vector of the plasma.

仮定条件として ａ、電界Ｅおよび磁界Ｂは断面Ａ−ＡおよびＢ−Ｂにおいて一定であり、 ｂ　、　　ｐ　＝　（Ｚ）　（δ（Ｚ）および６）　ｉ　）　ｒ　ｅ　ｉ　ｓこ こにρｉはイオンのラモア半径でありさらにωはイオンサイクロトロン角振動数 でありまたＵ、ｉは電子−イオン衝突周波数である。As a hypothetical condition a, electric field E and magnetic field B are constant in cross sections A-A and B-B, b, p = (Z) (δ(Z) and 6) i) r e i s Here, ρi is the Ramor radius of the ion, and ω is the ion cyclotron angular frequency. and U,i is the electron-ion collision frequency.

Ｃ０ｋＴｉ（Ｗｄｒ、ここにｋはボルツマン定数であり、Ｔｉはイオン温度であ りさらにＷｄｒはプラズマ回転エネルギーである。C0kTi(Wdr, where k is Boltzmann's constant and Ti is the ion temperature. Furthermore, Wdr is the plasma rotational energy.

ｄ、α−β。d, α−β.

磁力線に沿った回転プラズマの運動はいくつかの力によって決定される。これら の条件下で加速に対する主要な寄与は次から生じる： １、　プラズマ回転の間に生じる遠心慣性力Ｔｃ。The motion of a rotating plasma along magnetic field lines is determined by several forces. these Under conditions of , the major contribution to acceleration arises from: 1. Centrifugal inertia force Tc generated during plasma rotation.

２　サイクロトロン軌道の磁気モーメントおよび傾斜磁界の間の相互作用から生 じるカニ−１゜ ３　傾斜磁界におけるドリフト電流ｊ、の磁気モーメント相互作用から生じるＴ ずｊ　。2. Produced from the interaction between the magnetic moment of the cyclotron orbit and the gradient magnetic field. Jiru crab-1゜ 3 T resulting from the magnetic moment interaction of the drift current j in the gradient magnetic field Zuj.

ドリフト電流ｊ、は電子およびイオンのドリフト速度の相違に起因する二次的効 果の結果である。この第１次計算では、プラズマ密度の傾斜、温度またはラモア 回転速度に起因する力は無視されうると仮定される。The drift current j, is a secondary effect due to the difference in the drift velocities of electrons and ions. This is the result. In this first calculation, the gradient of plasma density, temperature or Lamor It is assumed that forces due to rotational speed can be ignored.

第１図に示される場合では、磁界変化の直線関係が存在し、例えばＢ＝（βＢ／ δＺ　）　？　ＺおよびδＢＴ／δγ　Ｂ　ｒ　／　ｒ。In the case shown in Figure 1, there is a linear relationship of magnetic field changes, for example B=(βB/ δZ　)? Z and δBT/δγ Br/r.

またＶｄｒｉ　Ｖｄｒｅ　−Ｅ　／　Ｂと仮定される。It is also assumed that Vdri Vdre -E/B.

この場合に考慮される力について、磁界方向への投影は相互に等しく、例えば１ Ｔｃｌｔ＝１丁−７ｌ　ｔ＝　ｌ　Ｔ、、、ｌ　＝２Ｗｄｒ／　ｒ−５ｉｎαこ こにインデックスｔは磁力線への力の投影を示す。For the forces considered in this case, the projections in the direction of the magnetic field are mutually equal, for example 1 Tclt=1-7l t=l T,,,l=2Wdr/r-5inα Here, the index t indicates the projection of the force onto the magnetic field lines.

電子およびイオンに磁場が作用するので、力の法線成分は磁界によってバランス がとられて、プラズマの運動は磁力線に沿うときだけ許される。これらの力の接 線成分は第２図に示されるポテンシャル障壁を備え、ここにＵ　（Ｚ）　、　Ｗ 　（Ｚ）はそれぞれ軸Ｚに沿うプラズマ分布のポテンシャルおよび運動エネルギ ーであり Ｚｏは中性ガス注入位置であり、 ｎ　（Ｚ）は円錐のプラズマ密度分布であり、■はイオン化領域、 ■は反射領域、 ■は加速領域、 ｎ　（ｏ）は円錐の開始点におけるプラズマ密度であり、Ｚ、＝ｒ、ｔｇαは断 面Ａ−Ａに対応し、さらにＺｚ＝ｒ、ｔｇαは断面Ｂ−Ｂに対応する。Since a magnetic field acts on electrons and ions, the normal component of the force is balanced by the magnetic field. is taken, and plasma motion is allowed only along the magnetic field lines. The contact between these forces The line component has the potential barrier shown in Figure 2, where U (Z), W (Z) are the potential and kinetic energy of the plasma distribution along the axis Z, respectively - is Zo is the neutral gas injection position, n (Z) is the conical plasma density distribution, ■ is the ionization region, ■ is the reflective area, ■ is acceleration area, n (o) is the plasma density at the starting point of the cone, Z, = r, tgα is the It corresponds to the plane A-A, and Zz=r, tgα corresponds to the cross section B-B.

全層において断面Ｂ−Ｂにおける粒子エネルギーは下記間隔ΔＷで分布される： ３　（［１１ｄｒ（ｒ＋）　−Ｗｄｒ（ｒｘ）］　＋　［Ｗｄｒ（Ｒ，）　−１ １ｄｒ（Ｒｔ）］　）この磁層におけるプラズマ運動を分析すると、さらに温度 ｋＴｉ（Ｗｄｒのプラズマが断面ｚ″で生成されると仮定して、断面Ｂ−Ｂ　（ Ｚ−Ｚ、）の障壁を通過した後の粒子はエネルギーＷｕ　−３［Ｗｄｒ（ｒｚ） −Ｗｄｒ（Ｚ”ｔｇｃｒ月（参照第２図）を有するであろう、もしその熱運動に 起因する粒子が障壁に反して上方へさらに円錐の頂部へ移動するならば該粒子は 運動エネルギーを失うであろうさらに該粒子の主要部は停止させられるであろう 、Ｗ”＝　［Ｗｄｒ（Ｚ”ｔｇ　ａ）　−Ｗｄｒ（ｒ＋）］　・３を越えるエネ ルギーを有する粒子だけが断面Ａ−Ａに到達しうるであろう。In all layers, the particle energy at cross section B-B is distributed with the following interval ΔW: 3 ([11dr(r+)-Wdr(rx)] + [Wdr(R,)-1 1dr(Rt)]) Analysis of the plasma motion in this magnetic layer reveals that the temperature Assuming that the kTi(Wdr plasma is generated at the cross section z'', the cross section B-B ( After passing through the barrier of Z−Z, ), the particle has energy Wu −3 [Wdr(rz) -Wdr(Z”tgcr) would have a moon (see figure 2), if its thermal motion If the originating particle moves upwards against the barrier and further to the top of the cone, then the particle Furthermore, the main part of the particle will lose kinetic energy and will be stopped. , W”=　[Wdr(Z”tg　a)　−Wdr(r+)]　・Energy exceeding 3 Only particles with energy will be able to reach cross section A-A.

第３図は垂直軸に沿って示されるボルツマンーマックスウネルギーでありさらに Ｔはプラズマ温度である。Figure 3 shows the Boltzmann-Max energy shown along the vertical axis, and T is the plasma temperature.

第３図の斜線エネルギ、−尾部は断ｐＡ−Ａから逃がれうる粒子数を示す、ポテ ンシャル障壁から逃れる粒子の相対割合ξは 以下である。The diagonal line energy in Fig. 3, the -tail indicates the number of particles that can escape from the section pA-A. The relative proportion of particles ξ that escape from the initial barrier is It is as follows.

換言すれば、円錐磁気層における回転プラズマの運動は二つの主要な特徴を有す る： １、　プラズマは円錐頂部からの方向に加速され、さらにプラズマ回転の速度の みに依存する１、軸に沿う運動速度に最終的に到達するであろう。In other words, the motion of the rotating plasma in the conical magnetic layer has two main features. Ru: 1. The plasma is accelerated in the direction from the top of the cone, and the plasma rotation speed is further increased. will eventually reach a velocity of motion along the axis of 1, which depends on the

２、　断面Ａ−Ａおよびプラズマの生成領域間の円錐頂部は、ここで反射領域ま たは磁気鏡と呼ばれる、参照第２図、低エネルギー粒子から保護される。2. The top of the cone between cross section A-A and the plasma generation area is now the reflection area or Also called a magnetic mirror, see Figure 2, it is protected from low-energy particles.

鏡磁場がプラズマの閉じ込にではなく反射体から離れる粒子の加速のためにのみ 使用されるので、下記条件が満たされうる： Ｗｄｒ（Ｚ”ｔｇα））ｋＴ これは断面Ａ−Ａの背後の極性プラズマ密度を維持しさらに電界の内部短絡をさ けることを可能にする。The mirror magnetic field does not result in plasma confinement but only for the acceleration of particles leaving the reflector. Since it is used, the following conditions can be met: Wdr(Z”tgα))kT This maintains the polar plasma density behind section A-A and further prevents internal shorting of the electric field. make it possible to

第４図のパルス加速器は第１−３図に関して記載される原理に係る回転プラズマ を提供する単一ステップ加速器である。The pulse accelerator of FIG. 4 is a rotating plasma generator according to the principle described with respect to FIGS. It is a single-step accelerator that provides

この加速器は二つの同軸電極、すなわち相互から一定間隔にある共通軸に沿って 対称に伸張して左から右へ円形円筒部１２を具備する誘電体真空チェンバを形成 する外電極１０および内電極１１と、部分１２から張り出す円錐変化部分１３と 、部分１２より大きい直径を有する円形円筒部分１４を含む。前記後者部分は部 分１２より大きい長さをもちさらにコレクタとよばれる。This accelerator consists of two coaxial electrodes, i.e. along a common axis that are spaced apart from each other. Forming a dielectric vacuum chamber with circular cylindrical portions 12 extending symmetrically from left to right. an outer electrode 10 and an inner electrode 11, and a conical change portion 13 extending from the portion 12. , includes a circular cylindrical portion 14 having a larger diameter than portion 12. The latter part is It has a length greater than 12 minutes and is further called a collector.

右端において外電極はとがった先端に集中する内電極の向う側へ伸張することに よってその左端における加速器の出口開口部は外電極によって形成される全領域 を包含する。電極はコイル１５または電極軸のまわりに対称に配置される多数の コイルを具備しさらにその形状に従う磁気システムによって包囲されている。電 極間に形成される誘電体真空チェンバは真空ポンプ１７を有する差圧ポンプシス テム１６へ接続される。加速器軸に垂直な断面において、１セツトの開口部１８ はその変形部分における内電極に設けられ、中性ガス用注入部１９へ接続される 。コイルまたは複数のコイルはパル電力源（図示されない）へ接続される。カソ ードリング２０はπ×丁排出用外電極に設けられさらにパルス排出電力源２１の 一方の端子へ接続され、他方の端子はアノードを形成する内電極へ接続される。At the right end, the outer electrode extends to the other side of the inner electrode, which is concentrated at the pointed tip. Therefore, the exit opening of the accelerator at its left end covers the entire area formed by the outer electrode. includes. The electrode is a coil 15 or a large number of electrodes arranged symmetrically around the electrode axis. It is surrounded by a magnetic system comprising a coil and further following its shape. electric The dielectric vacuum chamber formed between the electrodes is a differential pressure pump system having a vacuum pump 17. system 16. In a cross section perpendicular to the accelerator axis, a set of openings 18 is provided on the inner electrode in the deformed part and connected to the neutral gas injection part 19. . The coil or coils are connected to a PAL power source (not shown). Caso The door ring 20 is provided on the outer electrode for discharging π It is connected to one terminal and the other terminal is connected to an inner electrode forming an anode.

第４図に示される加速器の動作において、磁気コイルシステム１５は上記条件（ ｂ）を満足するのに十分に高いパルス軸対称磁界を形成する。立上り時間および パルス幅は全磁場の貫通を実際に阻止するためにアノード体において分布される 誘導電流を負うのに十分に長い。In the operation of the accelerator shown in FIG. 4, the magnetic coil system 15 is operated under the above conditions ( Create a sufficiently high pulsed axisymmetric magnetic field to satisfy b). rise time and The pulse width is distributed in the anode body to actually prevent the penetration of the entire magnetic field Long enough to carry the induced current.

真空チェンバは三つの主要求を充足しなければならない：１、良い真空条件を提 供すること； ２、磁界に対し貫通性があること； ３、　イオン化および加速期間中にＢ−磁場に垂直な電界を許容すること。A vacuum chamber must meet three main requirements: 1. Provide good vacuum conditions; to offer; 2. Must be penetrable to magnetic field; 3. Allowing an electric field perpendicular to the B-magnetic field during the ionization and acceleration periods.

全てのこれらの要求は１セツトの横溝カソードリング２０を有する誘電体チェン バまたは包体に沿う溝を有する金属性チェンバによって満足されうる。All these requirements are met by a dielectric chain with a set of transversely grooved cathode rings 20. This can be satisfied by a metal chamber with a groove along the bar or envelope.

この場合パルス磁束は真空チェンバおよび内電極１１０間に集中される。誘導電 流の時間を増加させるために内電極は液体窒素によって冷却されまたは磁気コイ ルに備えられうる。In this case, the pulsed magnetic flux is concentrated between the vacuum chamber and the inner electrode 110. induction electric To increase the flow time, the inner electrode is cooled by liquid nitrogen or magnetic coils. can be prepared for.

内外電極電流間の電流割合は内電極表面にセパラトリクス（ｓｅｐａｒａｔｒｉ ｘ）を配設するように選択されうる。加速層に通路１８を経て注入部１９から注 入される中性ガスは丁×丁排出によってイオン化されさらにコレクタ１４へ加速 されるかまたはポンプ１７によって中性ガスとして排出されるかのいずれかであ る。The current ratio between the inner and outer electrode currents is determined by the presence of a separatrix on the inner electrode surface. x). Injected into the acceleration layer from the injection part 19 via the passage 18. The incoming neutral gas is ionized by the exhaust and further accelerated to the collector 14. Either the neutral gas is discharged as a neutral gas by the pump 17. Ru.

加速領域１３を出るプラズマは円筒磁気層であるコレクタ１４へ移動する。コレ クタの長さは全プラズマ体をこの領域に移動させるのにさらに電界のスイッチを 切らさせまたコレクタにおいてプラズマ回転を停止させるのに十分長くなければ ならない。これは加速器出力における回転に起因する鏡効果がさけられうろこと を意味する。The plasma leaving the acceleration region 13 moves to the collector 14, which is a cylindrical magnetic layer. this The length of the catalytic converter is such that it takes an additional electric field switch to move the entire plasma body into this region. long enough to cut out and stop plasma rotation in the collector. No. This is because mirror effects due to rotation in the accelerator output can be avoided. means.

プラズマ加速時間中にプラズマが加速器を出るようにするために、電極間電圧は 増加され、プラズマ体の最終部の高加速を導く。この期間によって加速器の出口 におけるプラズマ密度は圧縮されうる。これはβ−値の増加させる方法を意味す る。To allow the plasma to exit the accelerator during the plasma acceleration time, the interelectrode voltage is increased, leading to high acceleration of the final part of the plasma body. Accelerator exit by this period The plasma density at can be compressed. This means the method of increasing the β-value. Ru.

ある用途ではブラズを磁界の外に移動させる必要がないということが言及される べきである。この場合全くこのような制限が存在しない。It is mentioned that in some applications there is no need to move the braz out of the magnetic field. Should. In this case no such restriction exists.

軸方向に非対称な磁力を補償するために、内電極１１に作用して、加速器の磁気 システム１５は内電極（参照第４図）より長くしなければならない。In order to compensate for the asymmetric magnetic force in the axial direction, the magnetic force of the accelerator acts on the inner electrode 11. The system 15 must be longer than the inner electrode (see FIG. 4).

第４図に関して記載される加速器をつくることによってさらに一定数のステップ を備えることによって、超強力加速器が提供され、選択エネルギ一層は異なるス テップにおける形成電界の圧縮効果と組合せて使用される。A further number of steps are taken by creating an accelerator as described with respect to FIG. By equipping the used in combination with the compressive effect of the electric field formed in the step.

エネルギの低集中の状態でいくつかの単一“ユニット”を使用する利益は独特で あり、さらに任意の形のプラズマおよびエネルギーレベルを具備する加速器をく つることが可能になる。従来の加速器は単一ユツトとして必ずつくられていた。The benefits of using several single “units” with low concentrations of energy are unique. There are also accelerators with arbitrary forms of plasma and energy levels. It becomes possible to hang. Traditional accelerators were always built as a single unit.

２つのステップの加速器の概略軸断面図が第５図に示される。A schematic axial cross-sectional view of a two-step accelerator is shown in FIG.

第６図の概略図に関して、中性ガス注入部は時刻ｔ、でスタートしさらに時刻ｔ ２まで開いている。電極１０および１１間電圧は時刻ｔ２に印加されさらに時刻 ｔ、で短絡される。電圧プラス長さはイオン化および加速を認めさせるのに十分 長くなければならない。Regarding the schematic diagram of FIG. 6, the neutral gas injection section starts at time t, and It's open up to 2. The voltage between electrodes 10 and 11 is applied at time t2, and further at time t2. shorted at t. Voltage plus length is sufficient to allow ionization and acceleration Must be long.

第５図のプラズマ位置Ｉは時刻ｔ、で示される。プラズマ長さは１である。プラ ズマ回転は駆動電圧の短絡に起因して阻止されるが、プラズマは案内磁力線に沿 って慣性に起因して移動するだろう。第６図に示される電圧の成長プラス形成は 数ステップの加速器におけるプラズマを圧縮するために必要である。例えばもし 時刻ｔ３のプラズマ長さが１であり、さらにコレクタの開始から第２のカソード リング２０までの全長がＬならば、同時に対してプラズマ体の最初および最後の 粒子は異なる距離Ｌ−１およびＬにわたって通過しなければならない。換言すれ ば、時刻ｔ３の粒子速度はＵｅ　＝　Ｌ−１／　ｔ４ｈおよびＵｅｎｄ＝Ｌ／１ ４ｔ、に等しくなければならずさらにプラスの開始および終了における電圧割合 をＵ＋／Ｕｅｎｄ＝Ｌ−１／Ｌに等しくする。Plasma position I in FIG. 5 is indicated by time t. The plasma length is 1. plastic The Zuma rotation is blocked due to the short circuit in the driving voltage, but the plasma continues along the guiding magnetic field lines. It will move due to inertia. The growth plus formation of voltage shown in Figure 6 is It is necessary to compress the plasma in several steps of the accelerator. For example, if The plasma length at time t3 is 1, and furthermore, from the start of the collector to the second cathode If the total length up to ring 20 is L, then the first and last of the plasma body for the same time The particles must pass over different distances L-1 and L. Let me rephrase it For example, the particle velocity at time t3 is Ue = L-1/t4h and Uend = L/1 4t, must be equal to plus the voltage fraction at the beginning and end is equal to U+/Uend=L-1/L.

電圧短絡後に力Ｔｃ、　Ｔヮ、およびｂ？＝０であること、プラズマが慣性によ って移動することさらに案内磁場に沿ったプラズマ制動が次の鏡においてｋＴに 一致するにすぎないということは明らかである。時刻ｔ４において、圧縮プラズ マ体は次のセットの第１のカソードリングと接続される。電界は同時に印加され さらに次の加速過程が開始する、参照第６図。Forces Tc, Tヮ, and b after voltage short circuit? = 0, and the plasma is due to inertia. In addition, the plasma damping along the guiding magnetic field increases to kT at the next mirror. It is clear that there is no more than a coincidence. At time t4, compressed plasma The main body is connected to the first cathode ring of the next set. The electric field is applied simultaneously Further, the next acceleration process begins, see FIG. 6.

第２加速器ユニツトは前記加速器ユニットで達成された速度に関してより大きな 長さをもたなければならない。最終加速ステップ後にプラズマ体の圧縮は最高の β値を到達するためにプラズマ加速器の終端になければならない。The second accelerator unit is larger with respect to the speed achieved in said accelerator unit. Must have length. After the final acceleration step the compression of the plasma body is at its highest must be at the end of the plasma accelerator to reach the β value.

半径ρ１およびρ２、第５図は、磁場の変化部分における運動中にプラズマに誘 導される電流密度が案内磁場のコイルにおける電流密度よりも小さくなるのに十 分大きくなければならない。換言すれば； ＵＩ１１＋！は断面１および２の磁場に沿ったプラズマ移動速度であり、 ｎはプラズマ密度であり、 ｊ、はコイルの電流密度であり、 ρ１およびρ２は変化部分の半径である。The radii ρ1 and ρ2, Fig. 5, are induced in the plasma during motion in the changing part of the magnetic field. Sufficient so that the current density conducted is less than the current density in the coil of the guiding field. It has to be bigger. In other words; UI11+! is the plasma movement velocity along the magnetic field of cross sections 1 and 2, n is the plasma density, j, is the current density in the coil, ρ1 and ρ2 are the radii of the changing portion.

プラズマがコイルの近くに配設されることが考慮された。It was considered that the plasma would be placed close to the coil.

また磁界の擾乱は誘導電流によるプラズマ加熱を与える。Disturbances in the magnetic field also cause plasma heating due to induced currents.

また、プラズマ加熱は半径に沿った回転速度の傾斜および軸に沿った圧縮に依存 する。Plasma heating also depends on the gradient of rotational speed along the radius and the compression along the axis. do.

圧縮加熱はもしＵ　＋　ｒ／　ＣＡ　＞　ｌならば存効であり、ここにＣＡ＝Ｋ 　ｌ）　　＋　　ｆ）は質量密度であり、ｐ’＝ｎｔａ、これは消火ホースの不 安定性が生じるときの条件である。Compression heating is effective if U + r/CA > l, where CA = K l) + f) is the mass density, p’=nta, which is the failure of the fire hose. These are the conditions under which stability occurs.

一般的に、プラズマ加熱は加速器において消極的な現象である、なぜならばプラ ズマ圧縮を妨げさらに第２ステツプ加速を複雑にしさらに冷プラズマにおいて到 達されうるちのと比較して回転速度を減少させるからである。In general, plasma heating is a negative phenomenon in accelerators because plasma heating is a negative phenomenon in accelerators. This impedes Zuma compression and complicates the second step acceleration, which is difficult to achieve in cold plasmas. This is because it reduces the rotational speed compared to what could be achieved.

ｔｌ　　　　ｔ２　　　ｔ３　　　　　ｔ４　　　ｔ５　　　ｔ６手続補正書（ 方式） ％式％ １、事件の表示 ＰＣＴ／ＳＥ８９１０　Ｏ２４７ 平゛成１年特許願第５０５７３０号 ２、　発明の名称 パルス加速器における磁化された回転プラズマを加速する方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 氏名　コウズネツオフ、フラデイミール（外３名）４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号６、補正の対象 （１）特許法第１８４条の５第１項の規定による書面の「特許出願人」の欄 （２）明細書及び請求の範囲の翻訳文 （３）委任状 （４）（一般承継による）特許出願人名義変更届７、補正の内容 （１）（３）（４）　′別紙の通り （２）明細書、請求の範囲の翻訳文の浄書（内容に変更なし） ８、　添付書類の目録 （１）訂正した特許法第１８４条の５ 第１項の規定による書面　　　　　　１通（２）明細書及び請求の範囲の翻訳文 　　各１通（３）委任状及びその翻訳文　　　　　　各１通（４）特許出願人名 義変更届　　　　　　　１通国際調査報告tl t2 t3 t4 t5 t6 procedural amendment ( method) %formula% 1.Display of the incident PCT/SE8910 O247 1999 Patent Application No. 505730 2. Name of the invention How to accelerate magnetized rotating plasma in a pulse accelerator 3. Person who makes corrections Relationship to the case Patent applicant Name: Kouzunetuoff, Fradaymir (3 others) 4, agent Address: 8-10-6 Toranomon-chome, Minato-ku, Tokyo 105, subject to amendment (1) “Patent applicant” column in the document pursuant to Article 184-5, Paragraph 1 of the Patent Act (2) Translation of the description and claims (3) Power of attorney (4) Notification of change of name of patent applicant (due to general succession) 7, contents of amendment (1) (3) (4) 'As per attached sheet (2) Translation of the description and claims (no change in content) 8. List of attached documents (1) Amended Article 184-5 of the Patent Act Document pursuant to the provisions of paragraph 1: 1 copy (2) Translation of the description and scope of claims 1 copy each (3) Power of attorney and its translation 1 copy each (4) Name of patent applicant Notification of change of ownership 1 copy of international search report

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] １．軸まわりに対称に配置される磁気システムと、前記軸に沿って対称に該磁気 システム内に伸張する二つの電極と、前記電極は前記軸の横方向に相互から一定 間隔にあり、該磁気システムおよび該電極にそれぞれ接続される二つのパルス電 力源と、前記電極によって形成される空間への中性ガス供給のために前記軸に垂 直な断面における内電極の開口部とを含むパルス加速器における磁化された回転 プラズマを加速する方法において、 磁界は、小直径を具備する第１円筒部分と、大直径を具備する第２円筒部分と、 前記第１および第２円筒部分に相互接続する変化部分とを含む層を形成するよう に閉じ込められ、前記部分は共通軸まわりに軸対称に配置されることを特徴とす るパルス加速器における磁化された回転プラズマを加速する方法。1. a magnetic system arranged symmetrically about an axis; and a magnetic system arranged symmetrically about an axis; two electrodes extending into the system, said electrodes being constant from each other laterally of said axis; two pulsed electric currents spaced apart and connected respectively to the magnetic system and the electrodes; a power source and perpendicular to said shaft for supplying neutral gas to the space formed by said electrodes; Magnetized rotation in a pulse accelerator with an opening of the inner electrode in a straight cross section In a method of accelerating plasma, The magnetic field includes a first cylindrical portion having a small diameter, a second cylindrical portion having a large diameter, forming a layer including a transition portion interconnecting the first and second cylindrical portions; characterized in that the parts are arranged axially symmetrically about a common axis. A method for accelerating magnetized rotating plasma in a pulse accelerator. ２．該変化部分は円錐層として形成されることを特徴とする請求の範囲１記載の 方法。2. 2. A method according to claim 1, characterized in that said changing portion is formed as a conical layer. Method. ３．電界は該磁界に垂直に印加されることを特徴とする請求の範囲１記載の方法 。3. A method according to claim 1, characterized in that the electric field is applied perpendicular to the magnetic field. . ４．該電界長さは各パルスの増加値を有するように時間に対して制御されること を特徴とする請求の範囲１記載の方法。4. The electric field length is controlled over time to have an increasing value for each pulse. The method according to claim 1, characterized in that: ５．該磁界は前記軸に沿って空間に繰り返えされることを特徴とする請求の範囲 １記載の方法。5. Claims characterized in that the magnetic field is repeated in space along the axis. The method described in 1.